專利名稱：用于開關(guān)模式電源的前饋數(shù)字控制單元及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及開關(guān)模式電源領(lǐng)域(有時也稱為電閘模式電源或切換模式電源)，特別地涉及確定控制開關(guān)模式電源的占空比的控制信號。
背景技術(shù)：
開關(guān)模式電源(SMPS)是一種眾所周知類型的功率轉(zhuǎn)換器，由于其尺寸小、重量輕和效率高的優(yōu)點(diǎn)而應(yīng)用廣泛。例如，SMPS廣泛用于個人計算機(jī)和例如手機(jī)的便攜電子裝置。SMPS通過高頻率(通常幾十到幾百kHz)開關(guān)開關(guān)元件(例如功率M0SFET)來實(shí)現(xiàn)這些優(yōu)點(diǎn)，其中使用反饋信號來調(diào)節(jié)開關(guān)頻率或占空比來將輸入電壓轉(zhuǎn)換為希望的輸出電壓。SMPS可以采用整流器(AC/DC轉(zhuǎn)換器)、DC/DC轉(zhuǎn)換器、變頻器(AC/AC)或逆變器(DC/AC)的形式。 在大多數(shù)SMPS拓?fù)渲?，輸出電壓Vtjut與輸入電壓Vin直接成比例Vout - DVin 等式 I在上述等式I中，D是開關(guān)的占空比。為了使實(shí)際輸出電壓和希望的輸出電壓之間的差最小化，占空比通常根據(jù)反饋信號來控制，其中反饋信號是測量的輸出電壓和希望的輸出電壓之間的誤差信號。誤差信號被反饋到控制占空比的反饋單元，使得測量的輸出電壓被調(diào)節(jié)到希望的輸出電壓。在所有條件下將SMPS的輸出電壓保持在其希望電平是優(yōu)選。然而，輸入電壓的瞬變將造成輸出電壓幾乎立即改變。通常，僅有SMPS的輸出濾波器中的慣性可減少這種影響。另外反饋到反饋單元的誤差信號經(jīng)常過于緩慢地改變占空比，這引入輸出電壓的大瞬變。對于輸入瞬變造成的問題的已知解決方法是將電壓前饋(VFF)補(bǔ)償器102與反饋單元101級聯(lián)，如圖I所示。在如圖I所示的級聯(lián)或串聯(lián)布置中，反饋單元101計算SMPS(圖I未示)的占空t匕。與反饋單元分開的VFF補(bǔ)償器102計算并應(yīng)用VFF補(bǔ)償來調(diào)節(jié)已經(jīng)由反饋單元101計算的占空比。在以下文獻(xiàn)中公開了基于圖I的布置的已知前饋系統(tǒng)Calderone, L. Pinola, V. Varoli, Optimal feed-forward compensation for PWMDC/DC Converters with linear and quadratic conversion ratio，IEEE trans，Power Electron.，vol. 7，No. 2，PP349-355，1992 年 4 月。B. Arbetter 和 D. Marksimovic，F(xiàn)eedforward Pulse Width Modulators forSwitching Power Converters, IEEE trans, Power Electron.，vol. 12，no. 2，pp361_368，1997年3月。Μ.K. Kazimierczuk, A.J. Edstron, Open-Ioop peak voltage feedforwardcontrol of PWM Buck converter, IEEE trans. Circuits and Systems I，vol. 47, No. 5,pp. 740-746,2000 年 5 月。
J. -P. Sjocroos, T. Suntio, J. Kyyra, K. Rostov, Dynamic performance of buckconverter with input voltage feedforward control, European Conference on PowerElectronics and Applications，2005。圖2中示出由數(shù)字控制單元控制的SMPS。SMPS 201的輸入和輸出電壓被采樣并通過模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC) 202和203轉(zhuǎn)換為數(shù)
字樣本。邏輯單元204和205被用來將樣本變換為適于數(shù)字控制單元處理和噪聲濾除的形式。來自邏輯單元205的輸出電壓樣本饋給到反饋單元206，其應(yīng)用如下說明的控制
律。 用于控制SMPS的占空比的典型控制定律是比例-積分-差分(PID)控制律，也稱為比例-積分-微分或比例-積分-導(dǎo)數(shù)控制律。圖3A和3B中示出了應(yīng)用PID控制律的反饋單元的實(shí)現(xiàn)。在圖3A和3B中，X(n)是誤差信號，表示希望的信號和實(shí)際信號之間的差，其中這些信號是測量的電壓的典型采樣值。Y(n)是根據(jù)誤差信號計算的校正信號。從圖3Α能夠看出，X (η)分裂成三個信號。將第一個信號分裂，并且分裂信號的一部分被延遲元件301延遲。從非延遲部分中減去信號的延遲部分以生成輸入到放大器305的差分信號。第二個信號是比例信號，并輸入到放大器306。將第三個信號輸入到加法器302。將來自加法器302的輸出分裂，并且分裂信號的一部分被延遲元件304延遲。信號的延遲部分輸入到加法器302。非延遲部分是積分信號，并輸入到放大器307。因此生成了比例、積分和差分信號。一般來說，比例信號確定對當(dāng)前誤差信號的反應(yīng)，積分信號確定基于最近誤差信號值(也就是誤差信號的最近樣本)之和的反應(yīng)，以及差分信號確定基于誤差信號改變速率的反應(yīng)。比例、積分和差分信號饋給到放大器或乘法器305、306和307，被它們相應(yīng)的增益KD,KP和KI加權(quán)。放大器305、306和307的輸出被輸入到加法器308。加法器308的輸出(包括到加法器308的輸入信號之和)是根據(jù)PID控制律生成的控制信號。增益ΚΡ、ΚΙ和KD確定反饋單元的響應(yīng)，并且根據(jù)系統(tǒng)要求(例如對誤差的響應(yīng)時間或過沖(overshoot)的程度)來設(shè)置。圖3B示出了具有簡化硬件的PID電路。在圖3B的PID實(shí)現(xiàn)中，將輸入信號X (η)分裂，并且其一部分輸入到放大器或乘法器311。另一部分輸入到延遲元件309。將延遲元件309的輸出分裂，并且其一部分輸入到放大器或乘法器312。延遲元件309的輸出的另一部分輸入到延遲元件310。延遲元件310的輸出被輸入到放大器或乘法器 313。放大器或乘法器311，312和313的輸出被輸入到加法器314。將加法器314的輸出分裂，并且分裂信號的一部分作為控制信號輸出。分裂信號的另一部分饋給到延遲元件315。延遲元件315的輸出被輸入到加法器314。對于圖3B中與圖3A中的電路設(shè)計對應(yīng)的電路設(shè)計，增益KA、KB和KC如下計算KA = KI+KP+KD 等式 2KB = (KP+2KD) 等式 3KC = KD等式 4在圖3B的電路中，在加法器314的輸出和加法器的輸入具有一個反饋環(huán)。輸入到加法器的反饋信號通常稱為積分信號，并且它輸入到加法器的積分輸入。就是說具有此類對加法器的輸入的反饋單元包括積分器。例如在M. A. Alexander, D. E. Heineman, K. ff. Fernald, S. K. Herrington 的名稱·為Hardware efficient digital control loop architecture for a power converter 的US 7239257B1(2007年7月3日)中描述了上述PID控制律。在圖3B的反饋單元中，將加法器314的輸入按常數(shù)系數(shù)加權(quán)(也就是KA、KB和KC是常數(shù)；并且延遲元件315的輸出按常數(shù)I加權(quán))。因此電路實(shí)現(xiàn)是2階數(shù)字濾波器的直接形式I實(shí)現(xiàn)的示例。反饋單元的直接形式2和轉(zhuǎn)置直接設(shè)計也是可能的。因此將認(rèn)識到是上述PID控制律僅僅是用于確定SMPS占空比的合適控制律的一個示例。很多備選的控制律，例如PI，PD，P，I和FIR，也是可能的。再次參考圖2，VFF補(bǔ)償器207根據(jù)來自邏輯單元204的輸入電壓樣本對來自反饋單元206的輸出進(jìn)行調(diào)節(jié)來產(chǎn)生補(bǔ)償?shù)恼伎毡瓤刂菩盘?。VFF補(bǔ)償減少輸入電壓上的瞬變效應(yīng)，使得SMPS 201的輸出電壓幾乎與輸入電壓不相關(guān)。補(bǔ)償?shù)恼伎毡瓤刂菩盘朌從數(shù)字控制單元輸出，并饋給到數(shù)字脈寬調(diào)制器208。數(shù)字脈寬調(diào)制器208將占空比控制信號從數(shù)字格式轉(zhuǎn)化為脈寬調(diào)制(PWM)的占空比信號。然后輸出PWM信號來控制SMPS 201的開關(guān)元件。電壓前饋補(bǔ)償?shù)臈l件如下說明。在降壓轉(zhuǎn)換器(buck converter)中，理想的占空比D等于乃等式5
in當(dāng)輸入電壓從Vil^ld到Vin_new變化時，舊占空比Dtjld,應(yīng)該縮放到新占空比Dnew,，這樣輸出電壓保持不變。Vout — DoldVin_old= DnewVin_new 等式 6對新占空比Dnew求解等式6得到，Dnew = · Dold等式 7
Y in—new等式7描述的補(bǔ)償條件的計算包括除法，然后是乘法。因?yàn)槌ㄊ潜瘸朔ǜ鼜?fù)雜的運(yùn)算，在很多情況下優(yōu)選通過查找表運(yùn)算，然后附加乘法來執(zhí)行除法運(yùn)算，如等式8所
/Jn οDneyv = ~· Vin_old · Dold等式 8
^ in-new
US 7239257B1公開了使用查找表來執(zhí)行此類除法。另外，US 7239257B1公開了當(dāng)使用具有積分器的反饋單元(例如先前所述圖3B中的反饋單元)時，可通過使用VinIld = vin_min的標(biāo)稱值來避免乘法運(yùn)算之一，其中vin_min是最小測量的輸入電壓。然后以Vin_min將查找表進(jìn)行縮放。因此補(bǔ)償?shù)恼伎毡鹊挠嬎阕優(yōu)?br> 權(quán)利要求
1.一種數(shù)字控制單元(401)，可操作以計算用于控制開關(guān)模式電源的占空比的數(shù)字控制信號，所述數(shù)字控制單元包括 加法器(509)，具有至少第一輸入、第二輸入和輸出，所述至少第一輸入布置成接收取決于所述開關(guān)模式電源的輸出電壓的信號，所述第二輸入布置成接收來自反饋電路的信號，所述輸出布置成輸出包括應(yīng)用到所述輸入的信號之和的輸出信號； 輸出，布置成輸出用于控制所述開關(guān)模式電源的占空比的數(shù)字控制信號，其中所述數(shù)字控制信號取決于來自所述加法器(509)的輸出信號； 電壓前饋補(bǔ)償信號生成器(501，502)，布置成計算補(bǔ)償信號，所述補(bǔ)償信號可操作以根據(jù)所述開關(guān)模式電源的輸入電壓來調(diào)節(jié)所述數(shù)字控制信號；以及 反饋電路(503，510，511)，布置在所述加法器(509)的輸出與所述加法器(509)的第二輸入之間，并布置成通過將所述補(bǔ)償信號和取決于所述加法器(509)的輸出的信號組合來計算補(bǔ)償?shù)姆答佇盘?，以及將所述補(bǔ)償?shù)姆答佇盘栶伣o到所述加法器(509)的第二輸入。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的數(shù)字控制單元，其中所述反饋電路包括延遲元件(510)，所述延遲元件(510)布置成將取決于所述加法器(509)的輸出的所述信號與所述計算的補(bǔ)償?shù)姆答佇盘柕钠渲兄谎舆t，使得所述加法器(509)的第二輸入接收的信號包括延遲信號。
3.根據(jù)任一先前權(quán)利要求所述的數(shù)字控制單元，其中所述反饋電路可操作以通過將所述補(bǔ)償信號和取決于所述加法器(509)的輸出的信號相加來計算補(bǔ)償?shù)姆答佇盘枴?br> 4.根據(jù)權(quán)利要求2或權(quán)利要求3所述的數(shù)字控制單元，其中所述反饋電路還包括 分裂器，布置成將所述數(shù)字控制信號分裂成第一和第二信號，并將所述第一信號提供到所述輸出由此進(jìn)行輸出；以及 組合器(511，906)，布置成生成所述補(bǔ)償?shù)姆答佇盘枺? 其中， 所述延遲元件(510)布置成將來自所述分裂器的第二信號延遲來提供延遲的數(shù)字控制信號；以及 所述組合器(511，906)布置成將所述補(bǔ)償信號和所述延遲的數(shù)字控制信號組合來生成所述補(bǔ)償?shù)姆答佇盘枴?br> 5.根據(jù)任一先前權(quán)利要求所述的數(shù)字控制單元，其中所述電壓前饋補(bǔ)償信號生成器包括 延遲元件(501)，布置成生成表示所述開關(guān)模式電源的輸入電壓的信號的延遲版本；以及 組合器(502，901，902，903，1201)，布置成接收表示所述輸入電壓的信號的當(dāng)前和延遲版本，和可操作以通過將所述當(dāng)前版本和所述延遲版本組合來生成所述補(bǔ)償信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的數(shù)字控制單元，其中所述電壓前饋補(bǔ)償信號生成器的組合器(901，902，903，1201)包括減法器(901)，所述減法器(901)布置成生成代表表示所述輸入電壓的信號的延遲和當(dāng)前版本之差的差分信號。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或權(quán)利要求6所述的數(shù)字控制單元，其中所述電壓前饋補(bǔ)償信號生成器還包括 第一乘法器(902)，可操作以將所述差分信號乘以增益G ;以及第二乘法器(903)，可操作以將所述第一乘法器(902)的輸出乘以所述數(shù)字控制信號的延遲版本來生成補(bǔ)償信號。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的數(shù)字控制單元，其中所述第一乘法器(902)的增益G是常數(shù)，并被確定為
9.根據(jù)權(quán)利要求5或權(quán)利要求6所述的數(shù)字控制單元，其中所述電壓前饋補(bǔ)償信號生成器還包括 無乘法器的移位運(yùn)算單元(1201)，可操作以將增益K應(yīng)用到所述差分信號來生成所述補(bǔ)償信號。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的數(shù)字控制單元，其中所述無乘法器的移位運(yùn)算單元(1201)的增益K是常數(shù)，并被確定為
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的數(shù)字控制單元，其中所述無乘法器的移位運(yùn)算單元(1201)可操作以使用增益K的規(guī)范符號數(shù)字碼來執(zhí)行移位、加法和減法運(yùn)算。
12.根據(jù)權(quán)利要求I或權(quán)利要求2所述的數(shù)字控制單元，其中所述反饋電路可操作以通過將所述補(bǔ)償信號乘以取決于所述加法器(509)的輸出的信號來計算所述補(bǔ)償?shù)姆答佇盘枺约捌渲兴鲭妷呵梆佈a(bǔ)償信號生成器包括 延遲元件(501)，布置成生成表示所述開關(guān)模式電源的輸入電壓的信號的延遲版本；減法器(901)，布置成接收表示所述輸入電壓的信號的當(dāng)前和延遲版本，并可操作以生成表示其之差的差分信號； 乘法器(902)，可操作以將所述差分信號乘以增益G ; 常數(shù)生成器(1102)，可操作以輸出常數(shù)；以及 VFF加法器(1101)，布置成接收來自所述乘法器(902)和所述常數(shù)生成器(1102)的輸出并可操作以輸出包括其之和的信號； 其中 從所述VFF加法器(1101)輸出的信號是所述補(bǔ)償信號；以及 所述乘法器(902)的增益G是常數(shù)并確定為
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的數(shù)字控制單元，其中所述反饋電路還包括 分裂器，布置成將所述數(shù)字控制信號分裂成第一和第二信號，并將所述第一信號提供到所述輸出由此進(jìn)行輸出；以及 組合器(511)，布置成生成所述補(bǔ)償?shù)姆答佇盘枺? 其中 所述延遲元件(510)布置成將來自所述分裂器的第二信號延遲來提供延遲的數(shù)字控制信號；以及 所述組合器(511)布置成將所述補(bǔ)償信號乘以所述延遲的數(shù)字控制信號來生成所述補(bǔ)償?shù)姆答佇盘枴?br> 14.根據(jù)任一先前權(quán)利要求所述的數(shù)字控制單元，還包括 瞬變檢測器(701,904,905,1501，1502，1601，1602，1603，1701，1702，1703，1704，1705，1706)，可操作以確定所述開關(guān)模式電源的輸入電壓上是否已發(fā)生瞬變；以及 開關(guān)(702)，可操作以在第一狀態(tài)和第二狀態(tài)之間切換所述反饋電路，在所述第一狀態(tài)中，輸入到所述加法器(509)的第二輸入的信號取決于根據(jù)所述開關(guān)模式電源的當(dāng)前輸入電壓計算的補(bǔ)償信號和取決于所述加法器(509)的輸出的信號的組合，以及在所述第二狀態(tài)中，輸入到所述加法器(509)的第二輸入的信號取決于所述加法器(509)的輸出，而不取決于根據(jù)所述當(dāng)前輸入電壓計算的補(bǔ)償信號； 其中所述瞬變檢測器布置成根據(jù)瞬變檢測的結(jié)果來控制所述開關(guān)(702)，由此使得當(dāng)所述輸入電壓上檢測到瞬變時所述開關(guān)將所述反饋電路切換到所述第一狀態(tài)，以及當(dāng)所述輸入電壓上沒有檢測到瞬變時切換到所述第二狀態(tài)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的數(shù)字控制單元，其中所述開關(guān)(702)布置成接收所述補(bǔ)償?shù)姆答佇盘柡腿Q于所述加法器(509)的輸出的信號，以及還布置成在所述第一狀態(tài)期間將所述補(bǔ)償?shù)姆答佇盘杺魉偷剿黾臃ㄆ?509)的第二輸入，以及在所述第二狀態(tài)期間將取決于所述加法器(509)的輸出的信號傳送到所述加法器(509)的第二輸入。
16.根據(jù)權(quán)利要求14或權(quán)利要求15所述的數(shù)字控制單元，其中所述瞬變檢測器包括比較器(905)，所述比較器(905)布置成接收代表表示所述開關(guān)模式電源的輸入電壓的信號的當(dāng)前和延遲版本之差的差分信號，以及可操作以將所述差分信號與閾值比較來確定是否已發(fā)生瞬變。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的數(shù)字控制單元，其中所述閾值是零。
18.根據(jù)權(quán)利要求14或權(quán)利要求15所述的數(shù)字控制單元，其中 所述瞬變檢測器布置成接收代表表示所述開關(guān)模式電源的輸入電壓的信號的當(dāng)前和延遲版本之差的差分信號；以及所述瞬變檢測器包括 幅值確定單元(1601)，可操作以確定所述差分信號的幅值；以及比較器(1603)，可操作以將所確定的差分信號的幅值與閾值相比較，并可操作以根據(jù)比較結(jié)果確定是否已發(fā)生瞬變。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的數(shù)字控制單元，其中所述閾值設(shè)置為用于將所述輸入電壓數(shù)字化的模數(shù)轉(zhuǎn)換器的量化步長的大小的兩倍。
20.根據(jù)權(quán)利要求14或權(quán)利要求15所述的數(shù)字控制單元，其中 所述瞬變檢測器布置成接收代表表示所述開關(guān)模式電源的輸入電壓的信號的當(dāng)前和延遲版本之差的差分信號； 以及所述瞬變檢測器包括 幅值確定單元(1501)，可操作以確定所述差分信號的幅值； 第一比較器(1701)，可操作以將所確定的差分信號的幅值與閾值相比較來檢測所確定的差分信號的幅值是否等于所述閾值，并根據(jù)所述檢測輸出信號； 延遲元件(1704)，布置成接收所述第一比較器的輸出并輸出所接收信號的延遲版本；第一邏輯門(1705)，布置成接收所述第一比較器(1701)和所述延遲元件(1704)的輸出，以及如果所接收的兩個信號都指示所確定的差分信號的幅值等于所述閾值電平，則輸出高信號； 第二比較器(1702)，可操作以比較所確定的差分信號的幅值與所述閾值電平來檢測所確定的差分信號的幅值是否大于所述閾值，以及如果所確定的差分信號的幅值高于所述閾值電平，則輸出高信號； 第二邏輯門(1706)，布置成接收所述第一邏輯門(1705)和所述第二比較器(1702)的輸出，以及如果所接收的信號的其中之一是高信號，則輸出指示已經(jīng)發(fā)生瞬變的信號。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的數(shù)字控制單元，其中所述閾值設(shè)置為用于將所述輸入電壓數(shù)字化的模數(shù)特?fù)Q器的量化步長的大小。
22.根據(jù)任一先前權(quán)利要求所述的數(shù)字控制單元，其中取決于所述開關(guān)模式電源的輸出電壓的信號是表示所述開關(guān)模式電源的測量的輸入電壓和希望的輸入電壓之差的誤差信號。
23.根據(jù)任一先前權(quán)利要求所述的數(shù)字控制單元，其中所述輸出包括硬限幅器(503)，所述硬限幅器(503)可操作以將所述數(shù)字控制信號限制在上限和下限內(nèi)。
24.一種開關(guān)模式電源，具有根據(jù)任一先前權(quán)利要求所述的數(shù)字控制單元。
25.一種計算用于控制開關(guān)模式電源的占空比的數(shù)字控制信號的方法，所述方法包括 測量(602)所述開關(guān)模式電源的輸入電壓和輸出電壓； 將取決于所述開關(guān)模式電源的輸出電壓的第一輸入信號與包括先前計算的補(bǔ)償?shù)姆答佇盘柕牡诙盘栂嗉?603)來生成包括所述第一和第二信號之和的相加信號； 輸出(604)數(shù)字控制信號到所述開關(guān)模式電源來控制其占空比，使得所述數(shù)字控制信號取決于所述相加信號； 生成(605)補(bǔ)償信號，所述補(bǔ)償信號布置成根據(jù)所述開關(guān)模式電源的輸入電壓來調(diào)節(jié)后續(xù)數(shù)字控制信號；以及通過將所述補(bǔ)償信號和取決于所述相加信號的信號組合來計算(606)補(bǔ)償?shù)姆答佇盘枴?br> 26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法還包括 對取決于所述相加信號的信號和所述補(bǔ)償?shù)姆答佇盘柶渲兄贿M(jìn)行延遲，使得與所述第一信號相加的所述第二信號是延遲信號。
27.根據(jù)權(quán)利要求25或權(quán)利要求26所述的方法，其中計算(606)補(bǔ)償?shù)姆答佇盘柕倪^程包括 將所述補(bǔ)償信號和取決于所述相加信號的信號相加。
28.根據(jù)權(quán)利要求25-27任一項(xiàng)所述的方法，其中生成(605)補(bǔ)償信號的過程包括 延遲取決于所述開關(guān)模式電源的輸入電壓的第二輸入信號；以及 將所述第二輸入信號的當(dāng)前和延遲版本組合來生成所述補(bǔ)償信號。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其中將所述第二輸入信號的當(dāng)前和延遲版本組合的過程包括通過將所述第二輸入信號的延遲版本減去所述第二輸入信號的當(dāng)前版本來生成差分信號。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其中生成補(bǔ)償信號￠05)的過程還包括 以增益G將所述差分信號放大；以及 將所述放大的差分信號乘以所述控制信號的延遲版本。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其中所述增益G是常數(shù)，并被確定為
32.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其中生成補(bǔ)償信號的過程還包括 通過使用無乘法器的移位運(yùn)算以增益K將所述差分信號放大來生成補(bǔ)償信號。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其中所述增益K是常數(shù)，并被確定為
34.根據(jù)權(quán)利要求32或權(quán)利要求33所述的方法，其中所述無乘法器的移位運(yùn)算包括使用所述增益K的規(guī)范符號數(shù)字碼來執(zhí)行移位、加法和減法運(yùn)算。
35.根據(jù)權(quán)利要求25或權(quán)利要求26所述的方法，其中計算(606)補(bǔ)償?shù)姆答佇盘柕倪^程包括 將所述補(bǔ)償信號乘以取決于所述相加信號的信號； 其中， 生成(605)補(bǔ)償信號的過程包括 對取決于所述開關(guān)模式電源的輸入電壓的信號進(jìn)行延遲； 通過從表示所述輸入電壓的信號的延遲版本中減去其當(dāng)前版本來生成差分信號； 以增益G將所述差分信號放大；以及 將所述放大的差分信號與常數(shù)相加來生成所述補(bǔ)償信號； 其中， 所述增益G是常數(shù)并被確定為
36.根據(jù)權(quán)利要求25到35任一項(xiàng)所述的方法還包括 確定(803)所述開關(guān)模式電源的輸入電壓上是否已發(fā)生瞬變； 在第一狀態(tài)和第二狀態(tài)之間切換，在所述第一狀態(tài)中，所述先前計算的補(bǔ)償?shù)姆答佇盘柸Q于根據(jù)所述開關(guān)模式電源的當(dāng)前輸入電壓生成的補(bǔ)償信號與取決于所述相加信號的信號的組合，以及在所述第二狀態(tài)中，所述先前計算的補(bǔ)償?shù)姆答佇盘柸Q于所述相加信號，而不取決于根據(jù)所述開關(guān)模式電源的當(dāng)前輸入電壓生成的補(bǔ)償信號；以及 其中所述第一和第二狀態(tài)之間的切換是根據(jù)瞬變確定的結(jié)果來控制的，使得當(dāng)檢測到瞬變時，在所述第一狀態(tài)中計算所述數(shù)字控制信號，以及當(dāng)沒有檢測到瞬變時在所述第二狀態(tài)中計算所述數(shù)字控制信號。
37.根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，其中檢測瞬變(803)的過程包括 接收差分信號，所述差分信號表示取決于所述開關(guān)模式電源的輸入電壓的第二輸入信號和所述第二輸入信號的延遲版本之間的差； 確定所述差分信號的幅值； 將所確定的所述差分信號的幅值與閾值相比較；以及 根據(jù)比較結(jié)果確定是否已發(fā)生瞬變。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的方法，其中所述閾值設(shè)置為用于數(shù)字化測量輸入電壓的模數(shù)轉(zhuǎn)換器的量化步長的大小的兩倍。
39.根據(jù)權(quán)利要求36所述的方法，其中檢測瞬變(803)的過程包括 接收差分信號，所述差分信號表示取決于所述開關(guān)模式電源的輸入電壓的信號和其延遲版本之間的差； 確定所述差分信號的幅值； 將所確定的差分信號的幅值與閾值相比較，檢測所確定的差分信號的幅值是否等于閾值，并根據(jù)檢測來輸出信號； 將根據(jù)檢測輸出的所述信號與其延遲版本相比較，并根據(jù)比較結(jié)果來輸出第一瞬變檢測信號； 將所確定的差分信號的幅值與所述閾值相比較，檢測所確定的差分信號的幅值是否大于所述閾值，并根據(jù)檢測來輸出第二瞬變檢測信號；以及 如果所述第一或第二瞬變檢測信號其中之一指示瞬變已經(jīng)發(fā)生，則輸出指示瞬變已發(fā)生的信號。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的方法，其中所述閾值設(shè)置為用于將測量輸入電壓數(shù)字化的模數(shù)轉(zhuǎn)換器的量化步長的大小。
全文摘要
為了計算用于控制開關(guān)模式電源的占空比的數(shù)字控制信號，將電壓前饋補(bǔ)償器集成到反饋單元中。具體來說，控制單元具有加法器，該加法器具有至少第一輸入、第二輸入和輸出，所述至少第一輸入布置成接收取決于輸出電壓的信號。第二輸入布置成從反饋電路接收信號，和輸出布置輸出包括應(yīng)用于這些輸入的信號之和的輸出信號；輸出布置成輸出用于控制占空比的數(shù)字控制信號，其中所述數(shù)字控制信號取決于來自加法器的輸出信號；電壓前饋補(bǔ)償信號生成器布置成計算補(bǔ)償信號，該補(bǔ)償信號可操作以根據(jù)輸入電壓調(diào)節(jié)數(shù)字控制信號；以及反饋電路布置在加法器的輸出與加法器的第二輸入之間，并且布置成通過將補(bǔ)償信號和取決于加法器的輸出的信號組合來計算補(bǔ)償?shù)姆答佇盘枺约皩⒀a(bǔ)償?shù)姆答佇盘栶伣o到加法器的第二輸入。
文檔編號H02M3/157GK102884719SQ201080064825
公開日2013年1月16日 申請日期2010年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月26日
發(fā)明者M·卡爾森, F·瓦萊多夫 申請人:瑞典愛立信有限公司